Ciclohexanona-oxima

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SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DE CICLO-HEXANONA-OXIMA
Curso de Química Industrial
Departamento de Engenharia Química
Prof. Maurício Santos
2. Reagentes e Materiais:
Água
Carbonato de sódio
Cloridrato de hidroxilamina
Ciclo-hexanona
Diclorometano
Tetra-hidrofurano
Tubo capilar 
Balança analítica
Bastão de vidro
Béquer
Funil de Büchner
Placa de cromatografia
Placa de Petri
Pipeta
Química Orgânica Teórica
Alunos: Jonathan Mendes
 Júlia Maria
 Maria Júlia
 Thalyta Rayanne
 
Introdução:
 Síntese química é um processo pelo qual pode-se obter, a partir de certos elementos ou compostos, uma certa substância ou produto. Através desse processo é possível sintetizar substâncias encontradas na natureza como, por exemplo, a vitamina C. Sendo, também, possível sintetizar produtos que não existem de forma natural como os plásticos por exemplo. 
 Como produto de uma síntese, a ciclo-hexanona-oxima quando submetida ao rearranjo de Beckmann pode gerar grande impacto social. Ao ser submetida a esse processo a ciclo-hexanona-oxima, dá origem à caprolactama, um composto base para a fabricação do nylon-6.
Introdução:
 A policaprolactama (nylon-6), por sua vez, é utilizada na fabricação de vários itens que nos rodeiam desde roupas a eletrodomésticos. Sabendo que a produção anual de caprolactama nos EUA é superior a 500.000 toneladas (NCI, 1985) é possível observar que as sínteses químicas ocupam um lugar de destaque em nossa sociedade. 
3. Procedimento experimental:
 Em um primeiro momento, foi dissolvido, em um bequér de 50 ml, 0,85 g de cloridrato de hidroxilamina em 2,0 ml de água, logo após foi adicionado 1,0 ml de ciclo-hexanona-oxima nesse mesmo bequér e em seguida a mistura foi posta em um banho de gelo para ser resfriada. 
 Já em um outro bequér de 50 ml, foi preparada uma solução de 0,65 g de carbonato de sódio em 2,0 ml de água, logo depois essa solução foi adicionada, lentamente e sob agitação, à mistura gelada de hidroxilamina e ciclo-hexanona. Essa adição foi realizada gota a gota sem retirar o bequér do banho de gelo.
A mistura reacional foi agitada por dez minutos e durante esse processo houve a formação de cristais, que por sua vez foram filtrados em um funil de Büchner. Em seguida, o material foi lavado com cerca de 10 ml de água e secado sob a ação do vácuo por alguns minutos. 
3. Procedimento experimental:
Como produto obteve-se um sólido amorfo esbranquiçado. A pureza do produto foi testada em cromatografia em camada fina (CCF). Foi dissolvida uma amostra do reagente e outra do produto em tetra-hidrofurano (THF), a placa de cromatografia foi semeada com as duas soluções obtidas e eluída em diclorometano. Em seguida, ao fim da eluição a placa foi retirada e secada por intermédio de um secador térmico.
 Após a secagem, ela foi exposta a vapores de iodo a fim de tornar visíveis as substâncias incolores nas amostras.
4. Resultados e discussão:
 A síntese da ciclo-hexanona-oxima é uma reação de adição nucleofílica à carbonila, na qual a ciclohexanona reage com a hidroxilamina, como mostra a reação abaixo:
 
Esquema 1. Equação de obtenção da ciclohexanona-oxima
4. Resultados e discussão
 A hidroxilamina promove um ataque nucleofílico ao anel da ciclohexanona, ligando-se ao composto. O oxigênio, então, faz um ataque nucleofílico ao hidrônio, liberando água.
A água ataca a estrutura, liberando hidrônio.
4. Resultados e discussão
A estrutura ataca o hidrônio, liberando água. A água ataca a estrutura e libera hidrônio. Assim, é formada a ciclohexanona-oxima.
4. Resultados e discussão:
A análise cromatográfica do reagente ciclo-hexanona e de uma amostra do produto ciclo-hexanona-oxima mostrou o resultado dado na figura.
 1- Observando-se o comportamento das amostras na placa, pode-se concluir que há presença de impurezas do reagente (1) no produto (2).
Eluente: CH2Cl2 Visível: I2 
 1- Ciclo-hexanona ‎C6H10O 2- Ciclo-hexanona-oxima 
4. Resultados e discussão:
Para determinar o rendimento da reação, foi necessário determinar o reagente limitante a partir das quantidades de partida. Inicialmente calculou-se a quantidade de hidroxilamina de acordo com a quantidade de cloridrato de hidroxilamina adicionada.
 
69,5g---------------33g (massas molares)
 		 0,85g------------x
 		 x = 0,4035g de hidroxilamina
4. Resultados e discussão
Uma vez que a reação tem estequiometria 1:1, basta verificar o número de mols da Cliclohexanona (1) e da Hidrazina (2).
Para (1), como se trata de um líquido, inicialmente determina-se sua massa usando-se a densidade e, em seguida, calcula-se o número de mols.
n1=0,904/98 =0,0096 mols
Para (2), basta dividir a massa usada pela massa molar.
n2= 0,40/33= 0,0121 mols
Portanto, a ciclohexanona é o reagente limitante, e seu número de mols deve ser usado no cálculo do rendimento.
 
 
4.Resultados e discussão
Para calcular o número de mols do produto (3) temos:
n3=0,731/113= 0,0064 mols
O rendimento R é dado por :
R= mols do produto/mols do reagente limitante x100
Então, R=0,0064/0,0096=0,6666x100=66,66%
4. Resultados e discussão:
Por fim, determinou-se o ponto de fusão na faixa de 85-90 °C, o que destoa, um pouco, do valor pré-estabelecido de 88-90 ºC. Tornando, portanto, duvidosa a pureza do produto.
5. Conclusão
 O processo de síntese e purificação da Ciclo-hexanona-oxima não ocorreu como o esperado, já que há um número expressivo de impurezas no produto. Esta foi identificada pela diferença do ponto de fusão estabelecido na literatura e o obtido, além disso a cromatografia em camada fina também atestou essa impureza. Por intermédio de cálculos, observa-se, portanto, que o rendimento da reação foi abaixo do esperado ou previsto.
6. Bibliografia
Solomons, T. W. G., Fryhle, C. B., Química Orgânica, Vol. 1 e 2, LTC Editora, Rio de Janeiro, Brasil. 
Soares, B. G., De Souza, N. A. e Pires, D. X., Química Orgânica Teoria e Técnicas de Preparação, Purificação e Identificação de Compostos Orgânicos, Rio de Janeiro, Editora Guanabara, 1988.
7. Questões Resolvidas
1. Dê o mecanismo detalhado da síntese da ciclo-hexanona-oxima
7. Questões Resolvidas
2- Qual a função do carbonato de sódio na reação? Descreva a equação da reação.
Liberar a hidroxilamina por meio de uma reação ácido-base.
Reação:
Questões
3- Qual a reação de síntese da ε-caprolactama? Qual o seu mecanismo?
7. Questões
Questões
4- Qual o tipo de polímero produzido a partir da ε-caprolactama? Mostre a reação geral envolvida.
É produzido o nylon-6
 
Questões
5- Por quê o rendimento da síntese de ciclo-hexanona-oxima é quantitativo, embora o processo envolva reações de equilíbrio?
A presença de um produto sólido desloca o equilíbrio para a direita.
Questões
6- Como ocorre a decomposição da ciclo-hexanona-oxima em presença de oxigênio? E de água? Quaisos mecanismos dos dois processos?